Современное оборудование для водопонижения можно посмотреть и заказать на нашем сайте: http://www.krepigrunt.ru
6.
Разбивка сооружений, котлованов и траншей на местности.
Для выноса на натуру главных разбивочных
осей или для построения внешних разбивочных сететй
зданий и сооружений на стройплощадке в начале создают
разбивочную сеть с размерами сторон 50, 100, 200 м.
Главные разбивочные оси сооружений
с продолжительностью строительства до 5 месяцев и
внутриплощадочные инженерные сети закрепляются геодезическими
знаками в виде металлического стержня длиной 57 см,
забиваемой в грунт на 50 см.
Для сооружений с продолжительностью
строительства более 5 месяцев устанавливают в грунт
ниже глубины промерзания круглые бетонные столбы с
металлической трубой в центре и пластиной в верхней
части.Источник статьи: www.sbh.ru
Заказчик поэтапно по акту с приложением
к нему разбивочных схем передает подрядчику на местности
геодезическую разбивочную основу не позднее, чем за
10 дней до начала выполнения строительных работ. Строительная
организация должна обеспечивать сохранность всех геодезических
знаков в ходе земляных работ. Для этой цели она производит
разбивку контуров земляных сооружений и закрепление
главных осей.
До начала производства земляных
работ представители строительной организации совместно
с представителями заказчика проверяют правильность
разбивки сооружений в натуре и составляют соответствующий
акт с приложением к нему разбивочных схем.
Разбивку котлована на местности
начинают с закрепления кольями контуров его бровки
и дна, используя для этого взаимно перпендикулярные
крайние или центральные главные оси сооружения по
разбивочной геодезической схеме и геометрические размеры
котлована. После этого вокруг будущего котлована на
расстоянии 2-3 метров от бровки устанавливают обноски,
состоящие из врытых в грунт металлических или деревянных
стоек и прикрепленных к ним строго по одному уровню
реек-досок. На верхнюю кромку досок выносят створы
осей и закрепляют их гвоздями или рисками. Периодически
натягивая по обноске осевые проволоки, с помощью отвесов
контролируют точность отрывки котлована, в дальнейшем
осевые проволоки используют для устройства основания
сооружения.
Разбивку траншей для прокладки трубопроводов
производят на основании геодезической разбивочной
схемы, продольного и поперечного профилей. Закрепление
на местности оси трассы производят вехами (длина 2-2,5
м), забиваемыми в грунт через 10 м на прямых и 5 м
на кривых участках, а также в углах поворота трассы
и местах расположения колодцев. В процессе отрывки
уровень дна траншеи между смежными обносками контролируют
с помощью ходовой визирки.
Статья подготовлена и представлена в цифровом виде
компанией "SBH COTPAHC"
7. Организация
водоотвода, водоотлива и искусственного понижения
уровня грунтовых вод.
Водоотвод необходим
для защиты котлованов и траншей от затопления их ливневыми
и талыми водами. Для водоотвода обычно используют
расположенные с нагорной стороны резервы, кавальеры,
а также специально устанавливаемые оградительные обвалования,
водоотводящие канавы, лотки и системы дренажей. Канавы
или лотки устраивают с продольным уклоном 0,002-0,003,
а их размеры и виды креплений принимают в зависимости
от расхода ливневых или талых вод и предельных значений
неразмывающих скоростей их течения. Воду из всех водоотводящих
устройств, а также от резервов и кавальеров отводят
в пониженные места, удаленные от возводимых и существующих
сооружений.
Водоотлив. Предварительное
осушение часто осуществляется при устройстве котлованов
и траншей, поскольку большинство сооружений и сетей
водоснабжения и водоотведения возводят либо в непосредственной
близости от водоемов, либо в условиях обводненных
и неучтойчивых грунтов. Выемки (котлованы и траншеи)
при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают
с применением открытого водоотлива, а если приток
значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащего
разработке, большая, то до начала производства работ
уровень грунтовых вод (УГВ) искусственно понижают
с использованием различных способов закрытого, т.е.
грунтового, водоотлива, называемого еще строительным
водопонижением.
Работы по строительному водопонижению
во многом зависят от принятого метода механизированной
разработки котлованов и траншей. Соответственно устанавливают
очередность работ как по монтажу водоотливных и водопонизительных
установок, их эксплуатации, так и по разработке котлованов
и траншей. Например, если котлован размещен на берегу,
в пределах поймы реки, то разработку его начинают
только после монтажа водопонизительного оборудования,
причем так, чтобы понижение уровня грунтовых вод опережало
заглубление котлована на 1-1,5 м. Если котлован расположен
непосредственно в русле реки (при строительстве, например,
водозабора или насосной станции первого подъема),
то до работ по водопонижению котлован ограждают со
стороны воды специальными дамбами (перемычками). Работы
по осушению при этом складываются из удаления воды
из отгороженного котлована и последующей откачки воды,
фильтрующей в котлован.
Начальное осушение котлованов требуется
после ограждения их перемычками. При этом объем воды,
подлежащий откачке,
W = V+qt
где V - объем воды в котловане, м3;
q - приток воды в котловане, м3/ч;
t - продолжительность осушения котлована, ч.
По величине объема начального водоотлива
подбирают тип и количество насосных агрегатов. Обычно
для откачки воды из неглубоких котлованов, когда глубина
воды в них не превышает высоты всасывания, применяют
стационарные центробежные насосы, в том числе консольного
типа K, размещаемые на перемычке, а при больших глубинах
используют плавучие или передвижные насосные установки.
В процессе осушения котлована очень
важно правильно выбрать скорость откачки воды, так
как очень быстрое осушение может вызывать повреждение
перемычек, откосов и дна котлована. Опыты показывают,
что в первые дни откачки интенсивность понижения уровня
воды в котлованах из крупнозернистых и скальных грунтов
не должна превышать 0,5-0,7 м/сут, из среднезернистых
- 0,3-0,4 и в котлованах из мелкозернистых грунтов
0,15-0,2 м/сут. В дальнейшем откачку можно увеличить
до 1-1,5 м/сут, но на последних 1,2-2 м глубины откачку
воды следует замедлить.
Открытый водоотлив предусматривает
откачку притекающей воды непосредственно из котлована
или траншей. Способ применим в скальных, обломочных,
галечниковых и гравийных грунтах, устойчивых против
фильтрационных деформаций.
При открытом водоотливе грунтовая
вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает
в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы),
откуда ее откачивают насосами (рис. 11.6, а). Размеры
приямков в плане в целях удобства их очистки принимают
1х1 или 1,5х1,5 м, а глубину от 2 до 5 м, в зависимости
от требуемой глубины погружения водоприемного рукава
насоса. Минимальные размеры приямка назначают из условия
обеспечения непрерывной работы насоса в течение 10
мин. Приямки в устойчивых грунтах крепят деревянным
срубом из бревен (без дна), а в оплывающих - шпунтовой
стенкой и на дне его устраивают обратный фильтр. Примерно
также крепят траншеи в неустойчивых грунтах при использовании
открытого водоотлива (рис. 11.6, б). Число приямков
зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности
насосного оборудования.
Приток воды к котловану (или дебит)
рассчитывают по формулам установившегося движения
грунтовых вод.
| 1 - дренажная канава; 2 - приямок (зумпф); 3
- пониженный уровень грунтовых вод; 4 - дренажная
пригрузка; 5 - насос; 6 - шпунтовое крепление;
7 - инвентарные распорки; 8 - всасывающий рукав
с сеткой (фильтром) |
Для совершенных котлованов (когда
их дно доходит до водоупора) приток воды (м3/сут)
при ьезнапорном режиме рассчитывают по формуле Дюпюи
 ,
где k - коэффициент фильтрации водонасосного пласта,
м/сут; Н - толщина безнапорного водонасосного пласта,
м; R - радиус депрессии, м; r0
- приведенный радиус котлована, м.
Значение приведенного радиуса для
котлованов, имеющих в плане прямоугольную форму,
,
где 
- коэффициент, зависящий от соотношения B/L (B и L
- ширина и длина котлована, м).
| B/L |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
1 |
1,12 |
1,16 |
1,18 |
1,18 |
1,18 |
Для котлованов неправильной формы
 ,
где F - площадь реального котлована, м2.
Когда котлован не доходит до водоупора
(несовершенные котлованы), приток воды в напорных
условиях определяют по формуле В.М. Шестакова
где m - толщина напорного водоносного пласта, м; S
- заглубление дна котлована относительно неподвижного
уровня грунтовых вод, м.
В случае притока к несовершенному
котловану безнапорных вод его величину вычисляют по
вышеприведенным формулам, рассматривая приток выше
дна котлована как безнапорный к совершенному котловану,
а поступающий через дно - как напорный. Источник статьи: www.sbh.ru
Коэффициенты фильтрации отдельных
слоев грунта определяют, как правило, в процессе инженерных
гидрогеологических изысканий, но для предварительных
расчетов можно воспользоваться следующими ориентировочными
значениями k, м/сут.: для галечника - 200; гравия
- 100-200; песка крупного и гравелистого - 50 - 100;
среднезернистого - 1- - 25 и мелкозернистого - 2 -
10; супеси - 0,2 - 0,7; суглинка - 0,005 - 0,4; глины
- 0,005 и менее. Определив приток воды к котловану,
уточняют тип и марку насосов, их количество. При глубине
выемок более 7 м применяют как напорные центробежные
насосы, так и специальные напорные погружные насосы
типа "Гном", способных откачивать загрязненные
воды. Насосы этого типа с герметически закрытым двигателем,
опущенные на дно приямков, могут работать непрерывно
практически без обслуживания и смазки.
Количество насосов или насосных
установок для водоотлива
где Q - расчетный приток воды к котловану, м3/ч;
фи - коэффициент резерва мощности насосных установок,
равный 1,5; П - производительность насосной установки.
Системой насосных установок качают
воду в водосборный коллектор и по нему отводят ее
за пределы котлована. Открытый водоотлив довольно
эффективный и простой способ осушения котлованов и
траншей. Однако возможно разрыхление или разжижения
грунтов в основании и унос части грунта фильтрующейся
водой.
Поэтому на практике во многих случаях
чаще применяют различные способы искусственного понижения
уровня грунтовых вод, т.е. грунтового водоотлива,
исключающего просачивание воды через откосы и дно
котлована. Источник статьи: www.sbh.ru
Искусственное понижение уровня
грунтовых вод предполагает устройство системы дренажей,
трубчатых колодцев, скважин, использование иглофильтров.
Среди остальных средств водопонизительного
оборудования широко используются легкие иглофильтровые
установки (ЛИУ), эжекторные водопонизительные установки
(ЭВУ), системы скважин (СС) с артезианскими и глубинными
насосами и установки вакуумного водопонижения (УВВ).
Все перечисленные средства предусматривают забор воды
из грунта через цепь расположенных скважин с трубчатыми
водоприемниками, соединенных коллектором, насосами
(насосными станциями) для откачки воды и отводящим
трубопроводом.
Способы водопонижения и тип применяемого
оборудования выбирают в зависимости от глубины разработки
котлована (траншеи), инженерно-геологических и гидрогеологических
условий площадки, сроков строительства, конструкции
сооружения и технико-экономических показателей. Для
такого выбора можно воспользоваться рекомендациями,
приведенными в табл. 11.7.
Расчет водопонизительных установок,
расположенных по контуру котлована, начинают с определения
притока воды к котловану q. Приток воды (м3/сут) совершенных
колодцев по периметру котлована в безнапорных водах
где k- коэффициент фильтрации, м/сут; H- толщина безнапорного
водоносного пласта или высота непониженного пьезометрического
уровня над водоупором, м; hк
- высота понижения уровня грунтовых вод в центре осушаемого
участка, считая от нижнего водоупора, м.
Глубина воды в колодцах, м
где n - число колодцев (скважин).
Таблица 11.7 Выбор способов водопонижения
Характеристика
грунта |
Коэффициент
фильтрации k,
м/сут |
Рекомендуемые
способы водопонижения при глубине понижения
уровня грунтовых вод, м |
до 4
- 5 |
до 18
- 20 |
свыше 20 |
Глина |
--- |
Электроосушение |
Суглинок |
0,005 - 0,4 |
Легкие одноярусные ЛИУ и эжекторные
иглофильтры |
Многоярусные
ЛИУ и эжекторные иглофильтры
|
--- |
Супеси |
0,2 - 0,7 |
Песок:
мелкозернистый
мелкий
средний
крупный
гравелистый |
1,2 - 2,0
2,0 - 10,0
10,5 - 25,0
25,0 - 75,0
50 - 100
|
Одноярусные ЛИУ
Буровые скважины с центробежными насосами
|
Многоярусные ЛИУ и эжекторные иглофильтры
---
|
Буровые колодцы с артезианскими
погружными насосами |
Гравий:
с песком
чистый |
75 - 150
100 - 200
|
Поверхностный водоотлив |
Буровые скважины с погружными
насосами |
Аналогично, общий дебит совершенных
колодцев, расположенных по периметру котлованов, разрабатываемых
в напорных пластах,
где m - толщина напорного водоносного слоя, м.
Глубина воды в колодцах при этом
Далее задачу расчета контурной водопонизительной
установки решают методом подбора. Вначале задаются некоторым
числом скважин n и понижением уровня вод в них. По вышеприведенным
формулам определяют общий дебит Q и каждой скважины
Q' = Q/n. Затем по формулам для h0 находят высоту пониженного
уровня в центре котлована или траншеи. Варьируя числом
скважин и понижениями, выбирают такую схему, при которой
в центре осушаемого участка достигается заданное положение
уровня грунтовых вод.
Грунтовый водоотлив, или искусственное
водопонижение осуществляют, когда осушаемые породы имеют
достаточную водопроницаемость, характеризующуюся коэффициентами
фильтрации (обычно не менее 1 - 2 м/сут). применить
его в грунтах с коэффициентами фильтрации менее 1 -
2 м/сут нельзя из-за малых скоростей движения грунтовых
вод. В этих случаях используют вакуумирование или способ
электроосушения (электроосмос).
Иглофильтровый способ предусматривает
использование для откачки воды из грунта часто расположенных
скважин с трубчатыми водоприемниками малого диаметра
- иглофильтров, соединенных общим всасывающим
коллектором с общей (для группы иглофильтров) насосной
станцией. Для искусственного понижения УГВ на глубину
4 - 5 м в песчаных грунтах применяют легкие иглофильтровые
установки. При этом для осушения траншей шириной
до 4,5 м используют используют однорядные иглофильтровые
установки (рис. 11.7, а), а при устройстве более широких
траншей (например, для прокладки коллекторов) - двухрядные
(рис. 11.7, б). Для осушения котлованов применяют замкнутые
по контуру установки (рис. 11.7, в). При необходимости
понижения уровня воды на глубину более 5 м применяют
двух- и трехъярусные иглофильтровые установки (рис.
11.7, г). Источник статьи: www.sbh.ru
В этом случае вначале вводят в действие
первый (верхний) ярус иглофильтров и под его защитой
отрывают верхний уступ котлована, после чего монтируют
второй (нижний) ярус иглофильтров и отрывают второй
уступ котлована и т.д. После ввода в действие каждого
последующего яруса иглофильтров предыдущие можно отключить
и демонтировать. Применение иглофильтров может оказаться
эффективным и для водопонижения в слабопроницаемых грунтах,
если под ними залегает более водопроницаемый слой. При
этом иглофильтры заглубляют в нижний слой (рис. 11.7,
д) с обязательной их обсыпкой.
| 1 - траншея с креплениями; 2
- всасывающий коллектор; 3 - соединительные патрубки
(шланги); 4 - кран или вентиль; 5 - насосный агрегат;
6 - иглофильтры; 7 - пониженный уровень грунтовых
вод; 8 - водоприемное фильтровое звено иглофильтра;
9 - проложенный трубопровод в траншее; 10 - напорный
трубопровод; 11 - сборный трубопровод; 12 - дренажная
пригрузка; 13 - иглофильтры верхнего яруса; 14
- то же, нижнего яруса; 15 - конечное положение
депрессионной поверхности грунтовых вод; 16 -
глиняный тампон; 17 - песчано-гравийная обсыпка |
Легкие иглофильтровые установки (рис.
11.8, а) помимо иглофильтров включают также водосборный
коллектор, объединяющий их в одну водопонизительную
систему, центробежные насосные агрегаты и отводящий
трубопровод. Иглофильтр (см. рис. 11.8, в) состоит из
фильтрового звена, через которое из грунта поступает
вода, надфильтровой колонны (трубы) и наконечника с
зубчатой коронкой. К надфильтровой стальной трубе диаметром
50 мм и длиной 7-8,5 м внизу присоединяют фильтровое
звено, а вверху - гибкий рукав. Фильтровое звено длиной
1,25 м состоит из двух труб (рис. 11,8, в,г): внутренней
сплошной диаметром 38 мм и наружной диаметром 50 мм
с отверстиями. Наружная труба обернута фильтрующей и
защитной сеткой и выполнена внизу в виде наконечника,
внутри которого размещается кольцевой и шаровой клапаны.
| а - общий вид иглофильтровой установки; б -
погружение иглофильтров; в - водоприемное фильтровое
звено иглофильтра в процессе откачки воды; г -
то же, при гидравлическом погружении иглофильтра;
д - иглофильтр в собранном виде; 1 - гибкое соединение
иглофильтра со всасывающим коллектором; 2,3 -
насосный агрегат; 4 - опора; 5 - иглофильтры;
6 - кран; 7 - коллектор; 8 - шланг; 9 - колонна
для наращивания; 10 - скважина; 11 - фильтровое
звеноиглофильтра; 12 - надфильтровая труба; 13
- конец надфильтровой трубы; 14 - внутренняя труба;
15 - шайба; 16 - муфта; 17 - резиновое кольцо;
18 - наружная перфорированная труба; 19 - проволочная
обмотка; 20 - сетка; 21 - кольцевой клапан; 22
- седло клапана; 23 - шаровой клапан; 24 - ограничитель;
25 - наконечник с зубчатой коронкой |
Погружают легкие иглофильтры на глубину
7-8 м чаще всего гидравлическим способом. При этом собранный
иглофильтр с присоединенным к нему шлангом от насоса
поднимают краном в вертикальное положение (см. рис.
11.8, б), после чего включают насос. Вода, нагнетаемая
по внутренней трубе иглофильтра (см. рис. 11.8, г),
отталкивает шаровой клапан 23 (кольцевой клапан 21 при
этом закрывает доступ в пространство между наружной
и внутренней трубами) и поступает к наконечнику 25,
выйдя из которого с большой скоростью размывает грунт.
В результате образуется скважина, в которую опускают
иглофильтр. Расстояния между иглофильтрами принимают
в зависимости от схемы их расположения (кольцевой или
линейный), глубины водопонижения, типа насосного агрегата
и гидрогеологических условий, но обычно эти расстояния
равны 0,75; 1,5 , а иногда и 3 м.
Откачку воды из системы с легкими
иглофильтрами производят насосным агрегатом, состоящим
из центробежного насоса, соединенного с вакуум-насосом
или вихревым самовсасывающим насосом. при откачке воды
шаровой клапан 23 иглофильтра (см. рис. 11.8, в) под
влиянием вакуума поднимается, а кольцевой клапан 21
опускается, открывая грунтовой воде, поступающей во
внутреннюю трубу через отверстия наружной трубы фильтра.
На практике применяют легкие иглофильтровые
установки различных типов, но наибольшее распространение
получили ЛИУ-3, ЛИУ-5 и ЛИУ-6 производительностью соответственно
60, 120 и 140 м3/ч
с комплектом 60-100 иглофильтров.
Эжекторные иглофильтровые установки
(рис. 11.9, а) откачивают воду из скважин с помощью
водоструйных насосов-эжекторов, работающих по принципу
передачи энергии одним потоком воды другому. ЭИУ используются
для понижения УГВ одним ярусом на глубину от 8 до 20
м в грунтах с k>2-3 м/сут. Установки состоят из иглофильтров
с эжекторными водоподъемниками (рис. 11.9, б), распределительного
трубопровода (коллектора) и центробежных насосов. Эжекторные
водоприемники, помещенные внутри иглофильтров (рис.
11.9, в), приводятся в действие струей рабочей воды,
нагнетаемой в них насосом под давлением 0,6-1,0 МПа
через коллектор.
| а - эжекторная иглофильтровая установка; б -
эжекторный иглофильтр; в - его фильтровое звено;
г - открытая водопонизительная скважина; д - схема
электроосмотического водопонижения; 1 - низконапорный
насос; 2 - циркуляционный резервуар; 3 - высоконапорный
насос; 4 - распределительный трубопровод; 5 -
сливный лоток; 6 - трубопровод; 7 - эжекторный
иглофильтр; 8 - водоприемное фильтровое звено;
9 - водоотводящая труба; 10 - труба от насоса;
11 - наружная труба; 12 - диффузор с насадкой;
13 - сетка; 14 - шаровой клапан; 15 - наконечник
с зубчатой коронкой; 16 - отстойник; 17 - просеченный
лист; 18 - песчано-гравийная обсыпка; 19 - местный
песчаный грунт; 20 - кондуктор; 21 - пьезометр
для замера уровня воды в скважине; 22 - то же,
в обсыпке; 23 - надфильтровая труба; 24 - водоподъемные
трубы; 25 - направляющие фонари; 26 - муфта; 27
- насосный агрегат; 28 - трубы-аноды; 29 - иглофильтры-катоды;
30 - двигатель-генератор; 31 - насосный агрегат;
32 - всасывающий коллектор; 33 - пониженный уровень
грунтовых вод |
Рабочая вода поступает в кольцевой зазор между внутренней
и натужной колонной труб иглофильтра и далее к входному
окну эжектора12, состоящего из насадки, камеры смещения,
горловины и диффузора. Рабочая вода, выходя из насадки
с большой скоростью, вследствие внезапного расширения
струи создает разрежение и подсасывает из внутренней
трубы грунтовую воду, смешиваясь с ней, и подает ее
вверх. Как видно из схемы эжекторной установки (см.
рис. 11.9, а), вода, выбрасываемая из иглофильтров,
поступает в лоток и затем сливается в циркуляционный
резервуар, откуда часть воды вновь засасывается насосом,
а остальная часть сбрасывается за пределы строительной
площадки.
Эжекторный иглофильтр (см.
рис. 11.9, б) состоит из надфильтровых труб диаметром
2,5 (ЭИ-2,5) или 4 дюйма (ЭИ-4), фильтрового звена (см.
рис 11.9, в), из внутренних колонн водоподъемных труб,
к нижнему концу которых прикреплен эжекторный водоподъемник.
Призводительность эжекторных иглофильтров ЭИ-2,5 и ЭИ-4
при напоре рабочей воды 0,6-1 МПа составляет соответственно
0,1-1,8 и 2,9-5,1 л/с.
Погружают эжекторные иглофильтры,
так же как и легкие, гидравлическим способом. Расстояние
между иглофильтрами определяется расчетом, но в среднем
оно равно 5-15 м.
Выбор оборудования иглофильтровых
установок, а также типа и числа насосных агрегатов производят
в зависимости от величины ожидаемого притока грунтовых
вод Q и требований ограничения длины коллектора, обслуживаемого
одгим насосом.
Электроосмотическое водопонижение,
или электроосушение, основано на использовании
в целях усиления эффекта водоотдачи явления электроосмоса,
т.е. способности воды двигаться под воздействием поля
постоянного тока в порах грунта от анода к катоду. Его
используют в слабопроницаемых (глинистых, илистых, суглинистых)
грунтах, имеющих коэффициенты фильтрации менее 1 м/сут
при ширине котлована до 40 м. при этом вначале по периметру
котлована на расстоянии 1,5 м от его бровки и с шагом
0,75-1,5 м погружают иглофильтры-катоды соединенные
с отрицательным полюсом источника постоянного тока,
а затем с внутренней стороны контура этих иглофильтров
на расстоянии 0,8 м от них с таким же шагом, но со смещением,
т.е. в шахматном порядке, погружают стальные трубы или
стержни-аноды, соединенные с положительным полюсом (см.
рис. 11.9, д). причем и иглофильтры, и трубы (стержни)
погружают на 3 м ниже необходимого уровня водопонижения.
Рабочее напряжение системы, исходя из требований техники
электробезопасности, не должно превышать 40-60 В.
при пропускании постоянного
тока вода, заключенная в порах грунта, передвигается
от анода к катоду, благодаря чему коэффициент фильтрации
его возрастает в 5-25 раз, а уровень напора в массиве
грунта снижается, что в целом значительно повышает эффективность
работы иглофильтровой установки. Котлованы начинают
разрабатывать обычно через трое суток после включения
системы электроосушения, а в дальнейшем работы в котловане
можно вести при работе этой системы.
Открытые (соединяющиеся с
атмосферой) водопонизительные скважины, оборудованные
насосами, применяют в тех случаях, когда требуются большие
глубины понижения УГВ, а также когда использование иглофильтров
затруднительно из-за больших притоков, необходимости
осушения больших площадей и стесненности территории.
Основным конструктивным элементом скважины-колодца является
фильтровая колонна (см. рис. 11.9, г), состоящая из
фильтра, отстойника, надфильтровых труб, внутри которых
размещен насос. Для откачки воды из скважин применяют
артезианские турбинные насосы типа АТН, а также глубинные
насосы погружного типа (с погружным электродвигателем).
Вакуумный способ водопонижения,
при котором в зоне иглофильтра создается устойчивый
вакуум, применяют для осушения мелкозернистых грунтов
(пылеватых и глинистых песков, супесей, легких суглинков,
илов, лессов), имеющих малые коэффициенты фильтрации
(0,01-3 м/сут). при необходимости понижения УГВ до 7
м применяют установки вакуумного водопонижения (рис.
11.10) типа УВВ с легкими иглофильтрами, снабженными
воздушными трубками, а при глубине понижения до 10-12
м - эжекторными иглофильтрами с обсыпкой. Эжекторные
вакуумные водопонизительные установки типа ЭВВУ с вакуумными
концентрическими скважинами позволяют достигать понижения
уровня грунтовых вод до 20-22 м.
В установках УВВ для создания
во всасывающем коллекторе устойчивого вакуума применяют
водовоздушный эжектор, а для откачки воды - водоводяной
эжектор. Они питаются рабочей водой, поступающей от
центробежного насоса.
Статья подготовлена и представлена в цифровом виде
компанией "SBH COTPAHC"
Современное оборудование для водопонижения можно посмотреть и заказать на нашем сайте: http://www.krepigrunt.ru
8. Способы искусственного
закрепления и замораживания грунтов.
Закрепление грунтов производится
в целях повышения их прочности и устойчивости или придания
им водонепроницаемости. Для этого используют способы
цементации, глинизации, битумизации, сликатизации, смолизации
и термического закрепления. В сложных гидрогеологических
условиях применяют искусственное замораживание грунтов.
| а - схема водопонижения с помощью установки
ПУВВ-1М; б - то же, установки ПУВВ-3Д; в - установка
ПУВВ-4; 1 - водосборный коллектор; 2 - соединительный
рукав; 3 - водоструйный насос; 4 - рукава; 5 -
передвижной насосный агрегат; 6 - кривая депрессии;
7 - иглофильтры; 8 - сбросной рукав; 9 - приводная
станция; 10 - опоры; 11 - распределительная камера;
12 - датчик уровня; 13 - вакуумная камера; 14
- агрегат водоструйного насоса; 15 - центробежный
насос; 16 - двигатель внутреннего сгорания; 17
- ходовая часть; 18 - клапан |
Цементацию, глинизацию, битумизацию
трещиновых скальных, а также песчаных и гравелистых
грунтов производят путем нагнетания в них заполняющих
(тампонажных) растворов через инъекторы, установленные
в пробуренных скважинах.
Для цементации применяют специальные
составы цементных, цементно-песчаных или цементно-глинистых
тампонажных растворов с использованием портландцемента
марки не ниже 300, а для глинизации - глиносиликатные
и бетонито-силикатные растворы. Нагнетают цементизированные
и глинистые растворы под давлением до 10 МПа специальными
насосами, а при давлении до 1,5 МПа - диафрагмовыми
насосами.
Растворы в закрепляемые грунты нагнетают
гидравлическими или пневматическими способами с использованием
при первом из них насосов высокого давления, а при втором
- компрессоров (нагнетание сжатым воздухом). Однако
на практике чаще применяют гидравлический способ с нагнетанием
раствора по циркуляционной и нажимной (бесциркуляционной)
схемам. При циркуляционной схеме (рис. 11.11, а) раствор
в скважину подают под давлением, часть которого поглощается
трещинами, а избыток его возвращается из скважины в
растворосмеситель. При нажимной схеме раствор в скважину
попадает по мере его поглощения трещинами.
Битумизацию грунтов с нагнетанием
горячего битума производят насосами в пробуренные скважины
с помощью установленных в них инъекторов, обеспечивающих
подогрев битума в стволе скважины. Битум нагнетают с
постепенным увеличением давления, обычно в несколько
циклов, с перерывами для остывания битума.
Силикатизацию и смолизацию
грунтов производят путем нагнетания через систему
инъекторов водных растворов силиката натрия или смолы
с отвердителем.
Глубина нагнетания растворов зависит
от способа погружения инъекторов, характера и степени
однородности грунта. при силикатизации и смолизации
песчаных грунтов растворы нагнетают вначале в первый
ряд инъекторов, затем во второй и т.д., а в рядах нагнетание
производят через один инъектор. При двухрастворной силикатизации
жидкое стекло и раствор хлористого кальция нагнетают
сначала в нечетные ряды инъекторов, а затем в четные.
Каждый раствор нагнетают отдельным насосом; смешение
их в баках, шлангах, насосах и инъекторах не допускается.
Инъекторы после окончания работ извлекают из грунта
гидравлическим домкратом или винтовым шарнирным станком. Источник статьи: www.sbh.ru
Термическое закрепление грунтов
осуществляют путем нагнетания в пробуренные скважины
высокотемпературных газов. Способ применяют для упрочнения
маловлажных посадочных грунтов. Максимальная температура
в скважине не должна превышать 900-1000 град. C. При
образовании трещин в грунте их заделывают местным грунтом
с плотным утрамбовыванием.
| Рис. 11.11. Искусственное закрепление
и замораживание грунтов: |
| а - схема цементации грунтов; б - инъектор для
силикатизации и смолизации грунтов; в - пневматическая
установка непрерывного действия для силикатизации
грунтов; г - схема замораживания грунтов; 1 -
подача воды; 2 - растворосмеситель; 3 - возвратная
труба при бесциркулярном способе нагнетания; 4
- то же, при циркулярном способе; 5 - нагнетательная
труба; 6 - циркуляционный насос; 7 - всасывающие
трубы; 8 - основной ниппель; 9 - глухое звено;
10 - переходный ниппель; 11 - перфорированное
звено; 12 - наконечник; 13 - подача сжатого воздуха;
14 - люк; 15 - подача раствора к инъектору; 16
- вентиль регулирования давления; 17 - манометр;
18 - предохранительный клапан; 19 - подача рабочего
раствора; 20 - водомерное стекло; 21 - контрольный
вентиль; 22 - насос подачи рассола; 23 - испаритель;
24 - грязеуловитель; 25 - компрессор; 26 - маслоотделитель;
27 - манометрическая станция; 28 - конденсатор;
29 - замораживающая колонка; 30 - питающая труба;
31 - коллектор; 32 - распределитель; 33 - рассолопроводы |
Искусственное замораживание
грунтов заключается в создании искусственного
прочного и водонепроницаемого ограждения в плане любой
формы из замороженного грунта, препятствующего проникновению
грунтовой воды или водонасыщенных неустойчивых грунтов
в котлован при производстве строительных работ. Для
замораживания грунтов по периметру котлована через толщу
водоносных грунтов бурят скважины с заглублением на
2-3 м в водоупорный слой, а затем в скважины опускают
замораживающие трубы (колонки), нижний конец которых
герметически заварен в виде конуса. В колонку опускают
трубы меньшего диаметра (питающие) с открытым нижним
концом, не доходящим до дна на 40-50 см. Питающие трубы
колонок подключают к специальным трубам - рассолопроводам,
соединенным с замораживающей (холодильной) станцией.
По трубам и колонкам циркулирует раствор хлористого
кальция (рассол), обладающий способностью оставаться
в жидком состоянии при отрицательных температурах (рис.
11.11, г). На замораживающей станции рассол охлаждают
и насосом нагнетают в распределитель, откуда он равномерно
распределяется по питающим трубам колонок. Достигнув
дна колонки, рассол под давлением поднимается вверх
по зазору между питающей трубой и замораживающей колонкой.
при этом происходит теплообмен, т.е. рассол отнимает
тепло у грунта, окружающего колонку, понижает его температуру
и постепенно его замораживает. Затем рассол снова поступает
в коллектор и на замораживающую станцию для нового охлаждения,
и цикл повторяется. В результате вокруг каждой колонки
образуется массив замороженного грунта в виде цилиндров,
объем которых в процессе дальнейшего замораживания увеличивается,
и они, смерзаясь, образуют сплошной и замкнутый массив
замороженного грунта вокруг котлована. Чтобы он не размораживался,
холодильная станция должна работать в течение всего
периода строительства.
В качестве хладагента в холодильных
станциях используют в основном аммиак, редко фреон или
жидкий азот. Толщину стен и объем ледогркнтового ограждения,
а также мощность холодильной установки (станции) определяют
статическими и теплотехническими расчетами. Расстояние
между замораживающими колонками по периметру котлована
принимают при однорядном их расположении 1-1,5 м, а
между рядами (при многорядном расположении) - 2-3 м.
9. Выбор одноковшового
экскаватора для устройства выемок.
Выбор экскаватора производят
в зависимости от вида земляных работ на объекте. Первоначально
тип экскаватора, требуемый для конкретного
случая, устанавливают после изучения вида, размера,
конфигурации и объема выемки, основных характеристик
грунтов и трудоемкости их разработки; наличия и характера
грунтовых вод и рекомендуемого способа понижения их
уровня; технологических особенностей и условий выполнения
земляных работ, а также с учетом области применения
(вид и условия работы) сменного оборудования одноковшовых
экскаваторов. Если окажется, что для выполнения одной
и той же рыботы равнозначно подходят два, три и более
типов сменного оборудования, то предпочтительно делать
выбор в следующем порядке: прямая лопата, драглайн,
обратная лопата, погрузчик и др.
Далее, исходя из
требований максимальной выработки механизма, определяют
необходимый объем ковша экскаватора. Выработка
механизма в основном определяется продолжительностью
рабочего цикла и количеством грунта, разрабатываемого
за один цикл. Следовательно, при выборе экскаватора
объем ковша должен быть максимальным, а время для его
наполнения - минимальным. Выполнение этих требований
в конкретных условиях обеспечивается, когда ковш определенного
объема в процессе выработки грунта в откосе будет за
одно движение наполняться с верхом в момент выхода его
из забоя на поверхность. Такое наполнение ковша будет
в основном зависеть от его объема, трудоемкости разработки
грунта и глубины копания. Эта взаимосвязь установлена
опытным путем и приведена в табл. 11.8 и 11.9.
Таблица 11.8 Наименьшая высота забоя, Нз.м,
обеспечивающая наполнение ковша с верхом
Тип
лопаты |
Группа
грунта |
При
вместимости ковша, м3 |
0,4 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,6 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
Прямая лопата |
I, II |
1,5 |
1,5 |
2,5 |
3 |
3 |
3,5 |
3,5 |
4 |
III |
2,5 |
2,5 |
3,5 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
5 |
5,5 |
IV |
3,0 |
3,5 |
5,5 |
6 |
6 |
6,5 |
6,5 |
7 |
Обратная лопата |
I, II |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,2 |
2,5 |
3 |
--- |
--- |
III |
1,8 |
2 |
2 |
3 |
3,5 |
4 |
--- |
--- |
Таблица 11.9 Длина пути волочения ковша на откосе
забоя, Lн,
м обеспечивающая наполнение его с верхом
Вместимость
ковша драглайна, м3 |
Для
групп разрабатываемого грунта |
I-II |
III |
IV-V |
0,4 |
3 |
4 |
4,5 |
0,8 |
4 |
5 |
5,5 |
1,0 |
4 |
5,5 |
6 |
1,5 |
5 |
6 |
6,5 |
2,5 |
5,5 |
7 |
8 |
Зная глубину разработки выемки (Н), группу грунтов и
тип экскаватора, можно определить наибольшую вместимость
ковша. Учитывая особенность разработки грунта и наполнения
ковша экскаватора с гидравлическим приводом, наименьшую
высоту забоя можно принять выше на 30-40%. В этом случае
требуемую вместимость ковша экскаватора определяют по
табл. 11.8, исходя из условий величины глубины разработки. Источник статьи: www.sbh.ru
Для определения
наибольшей емкости ковша экскаватора-драглайна можно
воспользоваться данными табл. 11.9.
Сначала длину откоса
Lн находят
в зависимости от глубины выемки (Н), и угла естественного
откоса для конкретной группы грунта. Затем для полученного
значения Lн
по табл. 11.9 выбирают ковш наибольшей вместимость.
После этого в зависимости от типа экскаватора и вместимости
ковша по справочникам выбирают марку экскаватора с учетом
требований к радиусу и высоте выгрузки грунта и условий
проходимости экскаватора.
Статья подготовлена и представлена в цифровом виде
компанией "SBH COTPAHC"
10. Расчет транспортных
средств для отвозки грунта.
Для транспортировки грунта
на расстояние свыше 0,5 км в комплекте с экскаватором
могут быть использованы автосамосвалы, тракторы с прицепами
и полуприцепами.
Необходимая грузоподъемность
транспортных средств определяется в зависимости от объема
ковша экскаватора, расстояния перевозки и объема разработки
грунта.
При этом стремятся,
чтобы вместимость кузова выбранного автосамосвала была
равна 3-6 ковшам грунта.
Количество автосамосвалов
или автопоездов N, необходимое для бесперебойной работы
экскаватора,
где Пэ - эксплуатационная
производительность экскаватора, м3/смен;
G - объем грунта, перевозимого автосамосвалом за один
рейс, м3; Т -
число часов работы экскаватора в смену; n - число рейсов
в час;
где 1 - один час; tр
- продолжительность рейса; l - расстояние от забоя до
места выгрузки, км; vг,
vп - скорость
соответственно груженого и порожнего автосамосвалов,
км/ч; tп,
tраз - время
погрузки и разгрузки с учетом маневровых операций, ч. |
